新的分子工程技术允许复杂的类器官

一种新的分子工程技术可以精确地影响类器官的发展。由特异性折叠的DNA制成的微珠用于在组织结构内释放生长因子或其他信号分子。这产生了更复杂的类器官，它们比以前更好地模仿了相应的组织，并具有更真实的细胞混合

来自卓越集群“3D物质定制”的跨学科研究团队与海德堡大学生物研究中心和分子生物学中心、该大学生物定量中心以及海德堡马克斯·普朗克医学研究所的研究人员开发了这项技术

这项研究发表在《自然纳米技术》杂志上

类器官是源自干细胞的微型器官样组织结构。它们用于基础研究，以获得对人类发展的新见解或研究疾病的发展

“到目前为止，还不可能从内部控制这种组织结构的生长，”生物研究中心（COS）的医学科学家Cassian Afting博士说

海德堡大学分子生物学中心（ZMBH）和海德堡马克斯·普朗克医学研究所的生物技术学家和博士生Tobias Walther强调：“使用这项新技术，我们现在可以精确地确定生长组织中关键发育信号的释放时间和位置。”由生物学家、医生、物理学家和材料科学家组成的跨学科研究团队构建了可以“装载”蛋白质或其他分子的微观小DNA珠。这些微珠被注射到类器官中，并在暴露于紫外线下时释放出它们的货物。这允许在发育组织内的任何给定时间和位置释放生长因子或其他信号分子

研究人员通过将装载有Wnt信号分子的微珠精确地插入组织中，在日本稻纵卷的视网膜类器官上测试了这一过程。他们首次能够诱导视网膜色素上皮细胞（视网膜的外层）在神经视网膜组织附近形成。以前，在培养基中添加Wnt会诱导色素细胞，但会抑制神经视网膜发育

ZMBH和马克斯·普朗克医学研究所合成生物学领域的研究员Kerstin Göpfrich教授解释说：“由于信号分子的局部释放，我们能够实现更真实的细胞类型混合，从而比传统细胞培养更接近鱼眼的天然细胞组成。”

科学家们表示，DNA微珠可以灵活地适应在各种类型的培养组织中运输许多不同的信号分子

与Göpfrich教授共同指导这项研究工作的Joachim Wittbrodt教授表示：“这为工程化具有改善细胞复杂性和组织性的类器官开辟了新的可能性。”

海德堡发育生物学家表示：“更复杂的类器官模型可以加速人类发育和疾病的研究，并可能导致更好的基于类器官的药物研究。”他的研究小组位于COS

创造更复杂类器官的新技术是在海德堡大学和卡尔斯鲁厄理工学院联合运营的“3D按订单制造物质”卓越集群中开发的 More information: Cassian Afting et al, DNA microbeads for spatio-temporally controlled morphogen release within organoids, Nature Nanotechnology (2024). DOI: 10.1038/s41565-024-01779-y

Journal information: Nature Nanotechnology